JPWO2014010571A1 - 光学素子及び集光型太陽光発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記アクリル系ブロック共重合体(A)が、重合体ブロック(a2)の含有量が40質量%以上80質量%以下であるアクリル系ブロック共重合体(A1)と重合体ブロック(a2)の含有量が10質量%以上40質量%未満であるアクリル系ブロック共重合体(A2)を含み;
前記アクリル樹脂(B)が、主としてメタクリル酸エステル単位から構成され;
アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル樹脂(B)との質量比〔(A)/(B)〕が97/3〜10/90であることを特徴としている。
図1に示すように、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置1は、受光した太陽光を光電変換する太陽電池素子(太陽電池セル)2と、該太陽電池素子2が実装された太陽電池基板3と、太陽電池素子2の前方側(太陽光入射側)に対向するようにして配置され、太陽光を集光する光学素子4とを主要構成部材として備えている。なお、図1において、L1は光学素子4に入射する太陽光、L2は光学素子4で集光された太陽光を示している。
本発明のシート状成形体6は、透明性、耐候性、柔軟性等に優れている、以下のようなアクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル樹脂(B)とを含む熱可塑性重合体組成物を用いて形成されている。
前記アクリル系ブロック共重合体(A)が、重合体ブロック(a2)の含有量が40質量%以上80質量%以下であるアクリル系ブロック共重合体(A1)と重合体ブロック(a2)の含有量が10質量%以上40質量%未満であるアクリル系ブロック共重合体(A2)を含み;
前記アクリル樹脂(B)が、主としてメタクリル酸エステル単位から構成され;
アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル樹脂(B)との質量比〔(A)/(B)〕が97/3〜10/90である。
実施例1では、線膨張係数が6.6×10-5/℃で、MD方向(長さ方向)の引張弾性率が300MPa、TD方向(幅方向)の引張弾性率が200MPaである、メタアクリル酸メチル(MMA)とアクリル酸ブチル(BA)のブロック共重合体とメタアクリル樹脂の混合物(上記した熱可塑性重合体組成物に相当)からなる厚み400μmの樹脂シート(前記したフレネルレンズパターンが形成される前のシート状成形体に相当)に、密着性を高めるために下記のプラズマ処理を行った後、175℃の温度をかけながら厚み2mmの透明なガラス基板に圧着して貼り合わせた構成の光学素子を作製した。
実施例2では、実施例1と同様の条件で作製された光学素子を50cm角サイズにカットし、この光学素子を平坦な測定台に載置して、温度を変化させたときの前記樹脂シート(前記したフレネルレンズパターンが形成される前段階のシート状成形体に相当)の反り量を測定した。
実施例3では、実施例1と同様の樹脂シートを用い、周知の真空ラミネート成形法によって、20cm角サイズのフレネルレンズパターンが形成された集光レンズを透明なガラス基板に貼り合わせた構成の光学素子を作製した。
実施例4では、実施例3と同様の構成の光学素子を室温から50℃まで所定時間をかけて温度を上昇させた状況で、実施例3と同様にレンズ集光効率を評価した。その結果、本実施例における光学素子のフレネルレンズパターンによるレンズ集光効率は89.96%であった。この結果から室温の25℃と50℃でほぼレンズ集光効率が変化しないことがわかった。
比較例1では、実施例1の光学素子の替わりとして市販されている厚み3mmのアクリル樹脂シート(クラレ社製:商品名[パラペットGH−SN])を用いて、実施例1と同様にメタルハライドランプ(波長帯域290〜450nm(紫外線波長帯域)で1kW/mm2の照度)で600時間照射する前後での光透過率の変化を測定した。図4Bは、比較例1における光透過率の測定結果であり、aが600時間照射後の透過率特性、bが照射開始前(照射時間0)の透過率特性である。
比較例2では、実施例1において光学素子に用いた樹脂シートの替わりに引張弾性率が3300MPaである、厚み400μmのPMMAシートを用いた他は実施例1と同様にして光学素子を作製し、実施例2と同様の条件で、温度を変化させたときの光学素子の反り量を測定した。
比較例3では、実施例1において用いた樹脂シートの替わりにシリコーン樹脂シートを用い、実施例3と同様にして周知の真空ラミネート成形法によって、20cm角サイズのフレネルレンズパターンが形成された集光レンズを透明なガラス基板に貼り合わせた構成の光学素子を作製した。
比較例4では、比較例3と同様の構成の光学素子(フレネルレンズパターンを形成したシリコーン樹脂シートをガラス基板に貼り合わせた構成の光学素子)を室温から50℃まで所定時間をかけて温度を上昇させた状況で、実施例3(比較例3)と同様にレンズ集光効率を評価した。その結果、比較例4における光学素子のフレネルレンズパターン面によるレンズ集光効率は80.8%であり、実施例4の場合よりも低下した。また、比較例3と比較して熱を付与していないときと比較すると、大幅に集光効率が低下した。
2 太陽電池素子
4 光学素子
5 ガラス基板(透光性基板)
6 シート状成形体
6a フレネルレンズパターン(光学機能パターン)
Claims (12)
- 透光性基板と、一方の面に光学機能パターンを有し他方の面が前記透光性基板上に接着された有機性樹脂からなるシート状成形体を備えた光学素子であって、
前記シート状成形体は、引張弾性率が1500MPa以下で、線膨張係数が7.0×10-5/℃以下であり、厚み400μmのときの少なくとも可視光波長帯域の平均透過率が85%以上で、ヘイズ値が1.0%以下であり、
メタルハライドランプを用いて、紫外線を含む光線を1kW/m2の照度で600時間照射した場合に、少なくとも350nm〜600nmの波長帯域での平均光透過率の低下が2%以下であることを特徴とする光学素子。 - 前記透光性基板が、ガラス基材よりなることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記シート状成形体は、アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル樹脂(B)とを含む熱可塑性重合体組成物を用いて形成され、
前記熱可塑性重合体組成物は、前記アクリル系ブロック共重合体(A)が、アクリル酸エステル単位を主体とする重合体ブロック(a1)の両末端にそれぞれメタクリル酸エステル単位を主体とする重合体ブロック(a2)が結合した構造を分子内に少なくとも1つ有するアクリル系ブロック共重合体であり、重量平均分子量が10,000〜100,000であって;
前記アクリル系ブロック共重合体(A)が、重合体ブロック(a2)の含有量が40質量%以上80質量%以下であるアクリル系ブロック共重合体(A1)と重合体ブロック(a2)の含有量が10質量%以上40質量%未満であるアクリル系ブロック共重合体(A2)を含み;
前記アクリル樹脂(B)が、主としてメタクリル酸エステル単位から構成され;
アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル樹脂(B)との質量比〔(A)/(B)〕が97/3〜10/90であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子。 - 前記シート状成形体の中に紫外線吸収剤を含んでいることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記透光性基板の中に紫外線吸収剤を含んでいることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記透光性基板の前記シート状成形体が接着されている面と反対側の面に、紫外線吸収層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記透光性基板の前記シート状成形体が接着されている面と反対側の面に、防汚処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記透光性基板の前記シート状成形体が接着されている面と反対側の面に、反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記透光性基板に接着された前記シート状成形体に対する剥離接着強さは25N/25mm以上であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記シート状成形体の前記透光性基板との接着面を、プラズマ処理、エキシマ処理、コロナ処理のいずれかの処理を施した上で、該接着面に前記透光性基板が接着されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記シート状成形体に形成された前記光学機能パターンは、フレネルレンズパターンであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光学素子。
- 太陽光を集光する光学素子と、前記光学素子により集光された太陽光を受光して光電変換する太陽電池素子を備えた集光型太陽光発電装置において、
前記光学素子は、請求項11に記載の光学素子であることを特徴とする集光型太陽光発電装置。
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